Файл: Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 1
ный предельный шаг при той же скорости вытягивания достигает 0,6 м.
Таким образом, при отливке заготовок больших се чений величина предельного шага превышает длину кристаллизатора и представляет меньший практический интерес, чем при литье малых сечений, когда превыше ние предельного шага приводит к обрыву заготовки.
Возвращаясь к вопросу классификации дефектов по верхности заготовки, следует отметить, что после сниже ния шага вытягивания ниже предельного трещины при обретают скрытый характер и обнаруживаются в про цессе дальнейшей деформации заготовки. На рис. 35, в показана заготовка после растяжения. Причинами обра зования трещин в последнем случае являются окисление и некачественное сваривание металла или сплава в зоне стыка фронтов затвердевания (при значительном раз витии стационарной корочки) и наличие в этой зоне участков с пониженной пластичностью — ликвационных треугольников или ликвационных прослоек по границам стыка кристаллитов. В последнем случае устранению трещин типа /, кроме уменьшения шага вытягивания,
способствует еще и увеличение скорости |
вытягивания |
каждого шага заготовки, т. е. те же меры |
борьбы, что |
и с ликвационными треугольниками. |
|
Шаговые трещины типа II (рис. 40) характеризуют ся тем, что глубина их соразмерна с шириной, т. е. они не распространяются в глубь заготовки. Образование трещин типа II связано с условиями заполнения жид ким металлом или сплавом зоны разрыва между зона ми / и II, т. е. определяется величиной зоны разрыва-, жидкотекучестыо расплава и его поверхностным натя жением. На рис. 41 показана схема образования трещин типа II.
Фронт затвердевания (см. рис. 41, а) зоны II пере мещается в направлении вытягивания заготовки со ско ростью о»3 , вытягиваемая часть заготовки удаляется
от этой зоны затвердевания со скоростью, равной раз ности скоростей вытягивания заготовки (vB) и переме щения фронта затвердевания зоны / (ип.к). Между фронтами затвердевания возникает разрыв шириной Ь. В процессе торможения заготовки (см. рис. 41,6) зазор b сократился до такой величины Ь', при которой расплав по условиям жидкотекучести уже не может его запод-
80
твердевает на ее стенках, так как не в состоянии по ус ловиям жидкотекучести заполнить щель на всю глубину до стенки кристаллизатора. В последующие моменты (см. рис. 43, в) скорость движения вытягиваемой заго товки по мере увеличения оборотов электродвигателя тянущей клети нарастает, увеличивается ширина разры-
Рис. ‘13. Схема образования трещин типа III
ва и соответственно глубина проникновения жидкого расплава в зону разрыва до его затвердевания у стенки кристаллизатора. В дальнейшем начинается затвердева ние вытягиваемой заготовки и формирование стацио нарной корочки (согласно рис. 26), зародышем которой теперь уже служит зависший участок 0—3 (см. рис. 43,а). В процессе литья может произойти обрыв заготов ки или снятие зависшего участка корочки.
Предложенная схема образования шаговых трещин типа III согласуется с наблюдаемым постепенным уве личением количества и размеров дефектов в процессе литья по мере износа кристаллизатора.
Мерами борьбы с трещинами типа III является уст ранение зависаний заготовки, которые получаются из-за нарушения геометрической формы рабочей полости кри сталлизатора при изготовлении, износе его поверхности, короткой неохлаждаемой части и пр.
Межшаговые трещины типа IV располагаются бес системно на поверхности заготовки (рис. 44 и 35,в). Часто они встречаются вблизи шаговых трещин, иногда появление их на поверхности заготовки носит периоди ческий характер с интервалом в несколько метров. Тре щины типа IV образуются в кристаллизаторе, когда за-
6* |
83 |
1)значительные припуски на механическую обра
ботку;
2)высокий брак литья из-за газовых пор, заворотов
пленки;
3)значительная головная и донная обрезь, доходя щая до 30%;
4)невозможность отливки заготовок большой длины
для использования в качестве винтов и других изделий;
5)сложность получения полых заготовок малого се чения и тонкостенных;
6)значительная неравномерность механических
свойств по сечению и длине заготовки;
7)наличие осевой пористости, ухудшающей качество сплошных заготовок;
8)невозможность полной механизации и автоматиза ции процесса производства заготовок;
9)тяжелые санитарно-гигиенические условия труда работающих в цехе.
Литье па установках вакуумного всасывания тоже имело свои недостатки:
1)значительная головная и донная обрезь;
2)наличие осевой пористости, ухудшающей качество сплошных заготовок;
3)невозможность получения полых заготовок с ци линдрической внутренней поверхностью;
4)невозможность отливки заготовок большой длины. Недостатки способов литья в кокиль и на установках
вакуумного всасывания привели к необходимости разра ботки технологии непрерывного литья заготовок для.ме ханической обработки.
Новая технология производства заготовок для механической обработки
В процессе эксплуатации горизонтальных машин был отработан следующий порядок проведения технологиче ских операций.
Подготовку машины к разливке начинали с притирки графитового кристаллизатора к медной водоохлаждае мой рубашке для создания между ними плотного кон такта. После притирки графитовый кристаллизатор плот но забивали в медный водоохлаждаемый кожух. В случае отливки полых заготовок в кристаллизатор устанав-
85
лива,пи графитовый дорн. По затравке, введенной в тя нущую клеть, устанавливали кристаллизатор при помо щи трех регулирующих винтов в опорах рамы.
На раме устанавливали прокладки с таким расчетом, чтобы ось кристаллизатора совпала по высоте с осью отверстия в тигле. На выступающий из медного кожуха графитовый кристаллизатор наносили слой огнеупорной обмазки (70% шамотного порошка и 30% кварцевого пес ка) и на него плотно надвигали тигель, который прижи мали к кристаллизатору водоохлаждаемым винтом. Вок руг тигля выкладывали огнеупорные стенки из кирпича и зажигали газовые горелки.
Графито-шамотный тигель нагревали до 1000— 1100° С. В кристаллизатор вводили затравку на глубину 30—40 мм и зажимали в роликах тянущей клети. Про веряли расход воды на кристаллизатор и при помощи ре ле времени задавали продолжительность вытягивания и остановки, а регулировочным реостатом — величину ша га вытягивания заготовки.
Бронзу марок Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦСЗ-12-5, Бр. ОЦСНЗ-7-5-1 выплавляли в отражательной печи и после получения заданного химического состава выпус кали порциями массой 0,6 т в подогретый ковш. Во вре мя заполнения ковша бронзу раскисляли фосфористой медью в количестве 6 кг/т и зеркало металла покрывали слоем прокаленного угля. Ковш мостовым краном тран спортировали к электропечам-миксерам, наполняя их ме таллом по мере необходимости.
Металл из индукционной печи-миксера заливали в тигель. В зависимости от диаметра отливаемой заготов ки производили первую выдержку от 15 до 60 с и вклю чали тянущую клеть. После выхода заготовки из крис таллизатора в зону вторичного охлаждения подавали воду. Когда затравка проходила диск летучей пилы, про изводился первый рез заготовки. Затравку убирали, а контактный выключатель пилы опускали в рабочее поло жение, чтобы движущаяся заготовка включала его сама.
Периодически по мере расхода металла в тигле опе ратор-разливщик заливал бронзу из печи-миксера пор циями по 30—40 кг.
Разрезка заготовки на мерные длины производилась автоматически. Отрезанные части проталкивались дви жущейся заготовкой на опрокидывающийся лоток и
86
сбрасывались нм на стеллаж, который после наполнения вывозили краном на склад готовой продукции. Процесс литья полностью механизирован и автоматизирован.
Температурный режим литья
Для изучения влияния температуры литья иа ста бильность процесса были обработаны данные по 100 раз ливкам. В табл.' 2 приведены результаты замера темпе ратуры в индукционной печи при литье сплошных заго товок.
|
|
|
|
Таблица 2 |
Т е м п е р а т у р а бр он зы |
в печи |
при |
литье с п л ош н ы х |
з а г о т о в о к |
Диаметр заготовки, |
Частота |
(%) интервалов температур лнтьп, °С |
||
|
|
|
|
|
мм |
1090—1170 |
1171—1210 |
1211—1250 |
|
|
||||
50— 70 |
6 5 ,0 |
|
35 ,0 |
0 |
80— 120 |
5 0 ,0 |
|
4 0 ,0 |
10,0 |
Из данных табл. 2 следует, что наиболее характерным интервалом температуры бронзы в индукционной печи при литье сплошных заготовок диаметром 50—120 мм является 1090—1170° С.
В табл. 3 приведены результаты замера температу ры бронзы в индукционной печи при литье полых заго товок.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3 |
|
Т е м п е р а т у р а бр он зы |
в печи при |
л итье п ол ы х |
за г о т о в о к |
|
Диаметр |
Толщина |
ЧасТота(%) интервалов температур |
|||
|
литья, °С |
||||
заготовки, |
стенки, мм |
|
|
|
|
|
мм |
|
1130—1210 |
1211—1290 |
более 1290 |
|
|
|
|||
50 |
—60 |
10— 17,5 |
67 ,0 |
2 6 ,6 |
6 ,4 |
70 |
—80 |
15— 20 |
70 ,0 |
30 ,0 |
0 |
90 |
— 110 |
20—27 ,5 |
7 8 ,0 |
22 ,0 |
0 |
Из данных табл. 3 следует, что наиболее характерным интервалом температур в печи при литье полых загото вок наружным диаметром 50—ПО мм н толщиной стенки
10—27,5 мм является ИЗО—1210°С.
37
Таким образом, температура бронзы в индукционной печи при литье полых заготовок выше, чем при литье сплошных заготовок. Следует дополнить, что перепад температур между печыо и тиглем обычно равен 80— 100° С.
Режим вытягивания заготовки
В табл. 4 приведены основные параметры по 140 опытным разливкам сплошных и полых бронзовых заго товок. Сравнивая варианты I и III, можно сделать вывод, что при периодическом вытягивании сплошных заготовок
О сн овн ы е
| |
|
|
|
Вариант |
заготовки, |
|
стенки, мм |
Диаметр |
мм |
Толщина |
|
| |
|
|
|
I 55
п60 —
ш60 —
IV |
60 |
1 7 ,5 |
V |
60 |
1 7 ,5 |
VI |
60 |
1 7 ,5 |
|
60 |
1 5 ,0 |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4 |
|
п ар ам ет р ы н еп р ер ы вн ого |
лнтья |
с п л ош н ы х и п олы х |
|
|||||
|
б р о н зо в ы х за г о т о в о к |
|
|
|
|
|
||
Скоростьлнтья, мин/м |
|
Режим вытягивания |
,тановкис |
Средняяпродолжи тельностьлнтья, мин—ч |
вОтлитосреднем |
разливкуоднуза , м |
||
|
вытягишаг мм,вания |
продолжи тельностьвы тягивания, с |
продолжи тельностьос |
|||||
|
Скорость |
|
заготовки |
|
|
|
|
|
|
протека |
|
|
|
|
|
|
|
|
ния воды |
|
|
|
|
|
|
|
|
в крис |
|
|
|
|
|
|
|
|
таллиза |
|
|
|
|
|
|
|
|
торе, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
0 , 1 7 |
0 , 1 — 0 , 2 |
|
|
|
|
0 — 11 |
|
0 , 2 |
0 , 1 — |
2 , 0 — 3 , 0 1 0 - 6 0 1 — 10 5 — 20 |
1— 11 |
|
9 , 2 |
||||
0 , 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 , 3 |
0 , 2 — 0 , 3 |
90 |
7 |
13 |
|
13— 12 |
2 1 0 , 0 |
|
0 , 1 5 — |
0 , 2 — 0 , 3 |
--- ' |
— |
— |
|
0 — 12 |
|
0 , 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 , 1 1 |
0 То о1 со |
|
7 |
|
|
|
|
|
0 , 1 5 — |
5 0 - 8 5 |
13 |
|
1— 29 |
2 7 , 0 |
|||
0 , 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 , 3 |
0 , 2 — 0 , 3 |
65 |
5 |
10 |
|
10— 45 |
1 6 7 ,5 |
удалось сразу же увеличить продолжительность литья до 13 ч 12 мин. Тот же вывод можно сделать при литье полых заготовок по вариантам IV и VI. В этом случае периодическое вытягивание каждого шага полой заготов ки в течение 5 с с остановками по 10 с позволило увели чить продолжительность литья с 12 мин до 10 ч 45 мин. Причем более стабильным для полон заготовки наруж ным диаметром 60 мм и толщиной стенки 15—17,5 мм
88